2足歩行ロボット～Riosia製作日記～

なんだかとっても久々の更新なのですが、仕事が3月超忙しくなってそのまま惰性で4月をすごしてしまいました。

そんな気配を感じ取ったのか、おもむろに長男（5歳）が「最近ロボットしてないね、ロボット作るのみたいな～」と言い出しました。今まで、家族に隠れて朝早起きして眠い目をこすりながら作業をしてきた私にとってはとても衝撃的で、「子供の願いなんだからしょうがないよね～（にんまり）」とかみさんに承諾を得て休日の1時間ではありましたが堂々とロボットの作業をすることができました。

ただ、現在検討中の宇宙大会仕様のものは影も形もないため、昔にモーション作成までいっているミニスタジオのキットで作成した機体を組みなおすところまでやりました。

ただ、実際始めてみると子供たちはやはりつまらないようで、「まだあ？なんで動かないの～？」と厳しいご意見。ただ、最後に組みあがってPS2コントローラーで頭のLEDが光るところまで動作すると少し機嫌がなおりました。この調子で休みに少しでも作業させてくれると助かるんだけどなあ・・・

今回考えているロボットはRS301CRとKRS-4013HVを使うという7.4Vと11.1Vのサーボがあり、1電源というわけにはいきません。そこで11.1Vから降圧して7.4Vを作るか、7.4Vから11.1Vを昇圧して作るかしないといけません。もちろんバッテリーを2個積むというのもありですが、そんなスペースはありません。

素直にいくと11.1Vから7.4Vを降圧してつくることになるのですが、RS301CRはリアクションホイールの分もあわせると10個も使っているので10個分の降圧回路をのせると考えるだけでもうんざりですし熱の問題やスペースの問題、降圧するのに使用する無駄な消費電力の問題などを考えるとなんとか昇圧できないだろうか・・・と思ってきます。

そんな中ネットをぶらぶらしていると「気の迷い」さんというサイトを見つけました。

100円均一ショップなどで買えるものを改造して楽しまれている方のようです。その中にDC－DCコンバータの記事があり、改造して昇圧回路にしようといったものがありました。100円シガーライターソケット用DC-DCダウンコンバータをアップコンバータに改造しよう！というのがその記事です。DC-DCで困るのはなんといってもインダクタです。高いとかではなくて一般では入手が難しいと考えられるわけです。しかも10個とかだとなおさらですね。でもこれならDC-DCコンバータのICも含めてなんと105円税込み！ダイソーのものを使っても315円税込みです！一応１．５Aまで流せるようなのでサーボ1個くらいならなんとかいけるんじゃないでしょうか？無理かなあ・・・

今回は超軽量マシンにKRS-4013HVを使うのでおそらくそんなにトルクは必要ないはずなので負荷もあまりかからないのでは？と希望的に考えて是非実験してみようと思います。なんかとってもわき道に外れる気がしますが趣味なので寄り道しまくってみましょう。それにあんまり電源回路を真剣にやっている方も少ないと思いますので思わぬ成果があるかもしれません。

ちなみにこの「気の迷い」さんのサイトではニッケル水素電池の比較データとかとられていて非常に参考になったりします。結論から言えば、秋月で買うときにはGP2500がよさそうだということです。GP2700はやめましょう。

ROBO-ONE on PC/Sat2ndで作成した機体ですがInventorの期間が2月28日まで使えるとわかっていつつもなかなか手は進まずここまで来てしまいました。

以前にインストールしたCocreateでもその資産を生かせるようにすべく、主要部品をIGESファイルに変換しました。これでとりあえず元データがあるので再設計が可能になります。一応CoCreateでできたIGESファイルが読めることは確認したのでなんとかなるはず。

それからツクモ ロボット王国でセールをしていたKRS-4013HV ICS Red Version 6個セットを勢いで買ってしまいました。だって6個で71000円くらいだったので定価で考えると16800ｘ4=67200円なので5個買うより安いんですもん・・・

それからRS301CRもとりあえず2個買いました。なんかブログをみると近日中にフリーホーンが取りけられるボトムケースが発売になるようですね。今ならHPIで購入すると消費税サービスのようです。

ボディの加工はどうしようかと悩んでいたところ、Vistonでアルミ加工サービスってやってたんですね・・・しかも1万円くらいと安い！というわけでこのサービスを使うことを前提にCoCreateで再設計しようと思います。曲げはやったことがないので、不安はありますがアルミを自分で加工することを考えたら大した問題にはならないでしょう。

サーボの現物も手に入ったし、CoCreateでも資産が生かせそうだしということで再設計モードに入ります。

ROBO-ONE onPC の結果が発表されたみたいですね。
サイバネット賞をいただいたようです。
オートデスク賞のInventorライセンスを狙っていたのですが今年はないんですね・・・・残念です（笑）

いやー、やっぱり実機をつくんなきゃダメですよね。

マジンガアの着地がすごすぎなので私の資料なんか公開してもなあとは思いますが、
発表会に行かれていない方もいると思いますので一応発表会資料を公開したいと思います。

私自身も発表会には参加できなかったので自宅でパワーポイントを使って音声をあらかじめ録音した資料になりますので、パワーポイントをお持ちの方は発表会で発表された内容そのままでごらんいただけると思います。ファイルは動画ファイルも一緒にしていますので超でかい（13.2MB）です。ダウンロードしたあと解凍していただいてppsファイルをダブルクリックしていただければパワーポイントのインストールされたマシンであれば再生できると思います。

ROBO-ONE on PC/Sat2nd発表会資料と関連動画（13.2MB）

動画だけみたいという方は下記に発表会資料で使用した主な動画を公開します

mission1のまとめ動画

おまけの動画

おまけ動画は会場でも少し受けたとshin1さんから聞きました。
こんなの実機で本当にやってみたいです。

ROBO-ONE on PCのInventorのライセンスが2月28日まで使えるのでちょっと遊んでみています。

体験版のDVDが入っていたチュートリアルを改めて見直してみるとこんな便利なことが書いてあっったんか！といろいろ驚きがいっぱいです。

と、いうわけで今回はレンダリングをやってみました。

なんか、ちょっと渋めになりましたね（笑）

いやー、終わりました。ROBO-ONE on PC/Sat.2nd。

先ほど、委員会にデータのURLを送りました。

うーん、今回は前回参加した時よりもやったぞって感じがあるかな～。
実機を作るのはやっぱり無理でした。
でもシミュレーションでなんとかmissionクリアできたので自分的にはまあまあ満足かな。
Inventorも一度やっているのでだいぶ使いこなせるようになっていました。
MATLABは初めてみたいなものでしたが、すごく便利なものであることがよくわかりました。
アカデミックパックとか買えるんだったら、買おうかなって思っちゃいました。

それからここまでがんばったんで、是非実機を作って確認してみたいです。
時間はかかるとは思いますが、実機の実現に向けてまたコツコツやっていきたいと思います。
でもしばらくはロボットのことは忘れよう（笑）

残念ながら発表会には不参加なのですが、ナレーション入りのスライドショーを作ったのでうまくいけば声だけはお届けできるかもしれません。3ヶ月間がんばった参加者の方々の発表を直接見たり、参加者の方々のお話を聞けないのはとっても残念なのですが、本当にみなさんお疲れ様でした。

きっとRobotWatchなどでまた発表会の状況が紹介されることと思いますので楽しみにしておきます。私の発表会資料はここで公開！といきたいところですが、発表会当日までおあずけとしておきますね・・・・

なんか、全然実感ないのですが、ROBO-ONE　on PC /Sat.2nd mission1クリアできてしまったみたいです。MATLABにInventorで設計したモデルを移行してポイっと投げたら着地できてしまいました。確かにいろいろ作りこんではいましたがこれからだ！っと思っていただけになんか拍子抜けしちゃいました。

　　
　　
なんか着地できてしまった動画（463kB）

　 　
　　
WEBで公開されている方の中では3番乗り？なんでしょうか？

何はともあれ着地できているみたいなので一応格好はついた感じです。着地後が妙に長いのは、念のため着地後本当に3秒間たっていられるのか確認しているためです。

でも、もっとやりたいことがあったのに期限が来てしまうのが残念です・・・・発表会資料もぼちぼち作らなきゃ・・・。

どうなることかと思いましたが、比較的簡単にMATLABへ今回ちゃんと設計したモデルを移植できた模様です。一応、途中まで作りこんでいたので、後は軸間をしっかり計算してあげれば、SimMechanicsもVRMLもスムーズに修正することができました。

とりあえず、無重力空間でリアクションホイールを使った回転の動画を公開します。
時間が残り少ないですが、がんばります。

リアクションホイールを使った回転の動画

ついにInventorでの機体設計が完了しました。遅すぎ？

7.4Vと11.1Vを混在させることにしてシンプルになりました。
サーボはKONDOのKRS-4013とFUTABAのRS301CRを使います。

格納状態

ホームポジション

ちょっと色をつけて格好よくしてみました。

そしてついでに格納状態→ホームポジションの動画を作ってみました。

格納状態→ホームポジション動画(701kB)

なかなか格好よくできたと自画自賛（笑）。

あー、あと1週間でMATLABと発表会資料製作か・・・
きびしい～。

Inventorを使って、構造解析なるものをやってみました。
今回の部材で一番やばそうなのは平行リンクのうちの
サーボにつながるほうだと思われるので
とりあえずこれだけやってみました。

おそらく、衝突時の力は約1Nだと推測されるのでその10倍の10Nを加えてみました。
（高さ0.5mから1kgの物体を投げると位置エネルギーがmgh=0.5N、
1mくらいまで放り上げるのに必要な速度が3m/s^2弱なのでmv^2/2=0.5N
合計1N・・・・って計算あってるのかな・・・。
MATLABで作成した床反力モデルではもっと数値は大きくなってしまうのですが
エネルギー保存の法則からこれでいいと思っているんですけど・・・・

ま、上記のような仮定に基づきまして、10Nがモロに1つのリンクにかかるものとして
解析しているのでまあ、OKでしょう。

修正前の安全率

ちょっと、安全率が低め（10を切っている）なのでRを大きくしてみました。

いい感じです。

相応応力のグラフはこんな感じ

なんか応力解析してるって感じですね。

なんかなんちゃって構造解析ですが、あまり時間がないのでこんなもんで済まそうと思っています。
使ってみた感じとしてはvN4Dよりもわかりやすくていいと思います。
vN4Dの時はなにを基準にOKとすればよいかわかりませんでしたのでなんとなくこれでOKみたいに判定していましたが、Inventorの場合は安全率という形でOK/NGの判断ができますので結果が一目瞭然なのが一番いいと思いました。

気がつけばonPCの期間もあと半月しかありませんね・・・
やばいっす。

Inventorがようやくできたと思ったのですが・・・・・ちょっと重量オーバーっぽい。
でも悔しいのでなんとか収まるようにしました。
で、できたのがこれです。

格納状態

ホームポジション

150mmx150mmx100mmって厳しい～。
ちょっと変えるだけで思わぬところに影響が出たりしてずいぶんと手間取ってしまいました。
一応Ｉｎｖｅｎｔｏｒやる前にＭＡＴＬＡＢでシミュレーションした結果から、

・足のサーボはKRS4013にしたい
・リアクションホイールは重心位置の変化に合わせて動かせるように腕に配置

を決定しました。

それから足は前から平行リンクとパッシブロール軸を採用してみたかったのでこのような構成になっています。ただ、サーボは収まりましたが数が多いので1kgオーバーとなってしまいました。

そこで本当は肩のサーボが制御できるように真ん中に1個サーボをつけていたのですがそれを取って何とか1kgに収まるようにしました。

ただ、冷静になってから考えてみたのですが、HVじゃないサーボであればもっと軽いものもあるので電圧降下をさせることにして7.4Vベースのサーボに切り替えることも検討したいと思います。ああ～、実機はもちろん無理ですがシミュレーションでだけでも立たせてみたいな～。あと、半月しかありませんが、参加されているみなさんがんばりましょう～。

ちょっと遅すぎますが新年あけましておめでとうございます。

とりあえず、テンプレートがぶっ壊れていたのを
適当に拾ってきたテンプレートで修正しました。

ROBO-ONEonPC/Sat2ndはといいますとこれがさっぱりでして、やはり家族の協力なしではROBO-ONEは厳しいのだなということを痛感している次第です。Inventorの仕上げをささっと年末にやる予定だったのですが、清書ってやっぱり時間がかかりますね。下半身がようやくできようかというくらいで、こんなペースでやっていたらInventorをやっているうちに今月が終わってしまいそうな勢いです（泣）。

ま、あいかわらずヘタれな感じでしか進まないわけなのですが、マイペースで今年もがんばって行きたいと思います。今年も皆さんよろしくお願いします。

ひさびさの更新です。

そろそろInventorのモデルも作らないとやばいなあということでようやくInventorのモデルを作成しています。これがまた難航していまして、ようやくサーボの配置が決定しました。15cmx15cmx10cmを目いっぱい使った配置になりました。明日くらいに公開できるといいのですが・・・・。サーボを結構使っているのでリアクションホイールにまわす分があんまりとれないかも・・・困った。

サーボは当初FUTABAのRS301シリーズでいこうかと思っていたのですが、トルクが足りなさそうなのでKONDOでいきます。KRS4013とKRS788HVの組み合わせで現在検討中です。

実機製作はかなり厳しい感じになってきました。前回、shin1さんやかつさんみたいに実機製作権みたいなのがあたったら製作しますかね・・・。

今回のROBO-ONE on PCでは実機を製作することが前提になっていてセンサーの貸出をしてくれることになっているのですが、そのためにはLabVIEWの課題を実施してキャプチャ画面を送ることが条件になっているのでさっそくやってみました。

課題の画面はこんな感じ。

まだシミュレーションは完成していませんが、とりあえずデータを取ったりすると何かひらめいたりするかもしれないので・・・・。

VRMLのサンプルモデルを作成しましたので公開します。
関係者の方のお役に立てればと思います。
onPCに参加していない人には何がなにやらかもしれませんが、下記のようなモデルを作成しました。

あくまでシミュレーションを高速化するためのVRMLですので難しいことは何にもやっていません。ですが、それでもはまる部分はあったので私が数時間無駄にしたことをみなさんが無駄にする必要はないと思いますのでonPCに参加されている方で参考にしたい方は参考にしてください。
サーボの回転角度とボディの位置だけを指定すればいいように作成しています。

VRMLのサンプル

シミュレーションの方はまったくとまってしまっていてようやくこれから再開です。
Inventorもできていないし、やばい感じです。

MATLABのソルバであるode45を使用するとSimMechanicsのモデルビューワーを使うと以上に時間がかかるのでなんとかならないものかと、光子力研究所さんが公開されているモデルを使って確認してみました。するとVRMLで書かれたものを使えばわりとスムーズにシミュレーションが進むのにデフォルトのビューワーを使うと体感で5倍はかかることがわかったのでVRMLでモデルを作成することを優先したいと思います。

自分の場合はいまさらながら気がついたわけですが、これからシミュレーションに取り組もうという方やVRMLでモデルを作成されていない方はこちらを優先したほうがよいと思います。接触をさせるととたんに時間がかかりますし、回転などの描画がやたらと重いです。かといって回転などが軽いソルバを使うと接触でエラーになったりします。

たしかに光子力研究所さんのブログでVRMLの方が高速になりますといった旨を読んだ覚えがありましたがここまで高速だったとは・・・・。気分転換もかねてこっちをやってみたいと思います。

いきあたりばったりでシミュレーションをしても仕方がないのでヒューマノイドロボット">ヒューマノイドロボットを読んでいろいろな方程式を勉強しています。数式ばっかりでまさに「致死量」なのですが、MATLABのmファイルも豊富に乗っているので大変勉強になります。

転ばないように着地するためにはやはり重心の計算とかしないと無理かも・・・と思った次第です。みなさんどうなんですかね・・・。

なんか目だった成果がなかなかないので更新が滞りがちですが、今は簡易落下試験をしています。

足裏に床反力を持たせて50cmくらいから落としてちゃんと着地ができるのか？とかを確認しています。モデルをXZ平面だけにしたり、8つもたせていた床反力モジュールを4つにしたりとしていますが、どうも時間がかかります。ソルバを高速のものにするとエラーになるし、かといって遅いものですると一回シミュレートするのに30分くらいかかるしとジレンマです。

結局、リアクションホイールを使った方式にする方向になりそうですが、まだ着地まではできていないのでなんともいえません。何とか今週中に着地させたいなあ。

久々の更新な気がしますが、ガリガリonPCをやっていたのかというとそうではなくて、家族がバタバタと風邪でダウンしていってそれどころではありませんでした。

なんとかリアクションホイールの実験だけはしました。

こんな感じ

うー、なかなか大変だなあ・・・。

SimMechnicsにて黙々とモデルを作成しています。あーでもないこーでもないとごちゃごちゃ触っていてようやくSimMechanicsの気持ちがわかるようになってきました。慣性テンソルの設定が肝な気がします。

いろいろ考えましたが、やっぱり機体とStateflowをきっぱりわけるのがよさそうです。du/dtモジュールを使うと妙に不安定になるので使わないようにしました。っていうか使う必要ない気がしてきました。

とりあえず足だけつけたモデルはもう少しでできそうですが、足をバタバタするだけではやはり90°回転を1秒以内にするのは難しそう・・・・。投げ方を工夫するしかないのかなあ・・・・。しかしそれではなあ・・・・、などと悶々としています。しかし、ここからが本番ですね。頭を最大限に使ってイメージを膨らませたいと思います。